KR20220050222A - Electronically Operated Ramp Style Locking Differential with Lock Detection - Google Patents

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KR20220050222A
KR20220050222A KR1020227010087A KR20227010087A KR20220050222A KR 20220050222 A KR20220050222 A KR 20220050222A KR 1020227010087 A KR1020227010087 A KR 1020227010087A KR 20227010087 A KR20227010087 A KR 20227010087A KR 20220050222 A KR20220050222 A KR 20220050222A
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side gear
teeth
differential case
differential
ramp plate
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KR1020227010087A
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앤드류 리 웰링
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이턴 인텔리전트 파워 리미티드
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Abstract

본 개시내용에 따른 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 및 제2 톤 휠, 제1 및 제2 픽업 센서 및 제어기를 포함한다. 로크 작동 메커니즘은 로킹된 상태와 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 제1 톤 휠은 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는다. 제2 톤 휠은 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는다. 제1 픽업 센서는 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제2 픽업 센서는 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다.An electronic locking differential assembly according to the present disclosure includes a differential case, first and second side gears, a lock actuation mechanism, first and second tone wheels, first and second pickup sensors and a controller. The lock actuation mechanism includes a ramp plate that selectively moves between a locked state and an unlocked state. The first tone wheel has a first plurality of teeth formed on the differential case. The second tone wheel has a second plurality of teeth formed on the ramp plate. The first pickup sensor senses the position of the first plurality of teeth. The second pickup sensor senses the position of the second plurality of teeth. The controller determines whether the lock actuation mechanism is in the locked state or the unlocked state based on respective positions of the first and second plurality of teeth.

Description

로크 검출을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치Electronically Operated Ramp Style Locking Differential with Lock Detection

관련 출원의 상호 참조Cross-referencing of related applications

본 출원은 2019년 8월 30일자로 출원된 미국 가출원 제62/893,879호에 대해 우선권을 주장한다. 위의 출원의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/893,879, filed on August 30, 2019. The disclosure of the above application is incorporated herein by reference.

기술분야technical field

본 개시내용은 일반적으로 차동 기어 조립체(differential gear assembly)들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로크 검출 메커니즘(lock detection mechanism)을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치(electronically actuated ramp style locking differential)에 관한 것이다.BACKGROUND The present disclosure relates generally to differential gear assemblies, and more particularly to an electronically actuated ramp style locking differential having a lock detection mechanism. it's about

차동 기어 메커니즘이 액슬 조립체(axle assembly) 내에 제공되고 구동 샤프트(driveshaft)들로부터 한 쌍의 출력 샤프트(output shaft)들로 토크(torque)를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 구동 샤프트는 차동장치의 하우징에 장착되는 링 기어(ring gear)와 맞물리는 베벨 기어(bevel gear)의 사용을 통해 차동장치를 구동시킬 수 있다. 자동차 응용들에서, 차동장치는 액슬 조립체의 어느 하나의 단부에 장착되는 타이어들이 상이한 속도들로 회전하게 허용한다. 이는 차량이 회전할 때 외측 타이어가 내측 타이어보다 큰 거리의 호(arc)를 통해 주행하기 때문에 중요하다. 따라서, 외측 타이어는 보다 큰 주행 거리를 보상하기 위해 내측 타이어보다 빠른 속도로 회전하여야 한다. 차동장치는 토크가 구동 샤프트로부터 출력 샤프트들로 전달되게 허용하면서 동시에 출력 샤프트들이 필요에 따라 상이한 속도들로 회전하게 허용하는 기어 장치(gear arrangement) 및 차동장치 케이스(differential case)를 포함한다. 기어 장치는 일반적으로 개개의 출력 샤프트들과의 회전을 위해 장착되는 한 쌍의 사이드 기어(side gear)들을 포함할 수 있다. 일련의 크로스 핀(cross pin)들 또는 피니언 기어 샤프트(pinion gear shaft)들이 차동장치 케이스에, 그것과의 회전을 위해 고정식으로 장착된다. 대응하는 복수의 피니언 기어들은 피니언 기어 샤프트들과의 회전을 위해 장착되고 사이드 기어들 둘 모두와 맞물린 관계에 있다.A differential gear mechanism is provided in the axle assembly and may be used to transmit torque from driveshafts to a pair of output shafts. The drive shaft may drive the differential through the use of a bevel gear that meshes with a ring gear mounted on the housing of the differential. In automotive applications, the differential allows tires mounted on either end of the axle assembly to rotate at different speeds. This is important because as the vehicle turns, the outer tire travels through an arc of greater distance than the inner tire. Thus, the outer tire must rotate at a higher speed than the inner tire to compensate for the greater distance traveled. The differential includes a gear arrangement and a differential case that allow torque to be transmitted from the drive shaft to the output shafts while simultaneously allowing the output shafts to rotate at different speeds as needed. A gear arrangement may generally include a pair of side gears mounted for rotation with respective output shafts. A series of cross pins or pinion gear shafts are fixedly mounted to and for rotation with the differential case. A corresponding plurality of pinion gears are mounted for rotation with the pinion gear shafts and are in meshing relationship with both of the side gears.

일부 차동 기어 메커니즘들은 로킹 기능을 제공하는 것과 같은 트랙션 변경 차동장치(traction modifying differential)들을 포함한다. 로킹 차동장치들은 기어 케이스에 대한 사이드 기어들 중 하나의 사이드 기어의 회전을 방지하기 위한 몇몇 종류의 로킹 메커니즘을 포함하고, 로킹 메커니즘의 맞물림은 몇몇 종류의 액추에이터(actuator)에 의해 개시된다. 단지 예로서, 액추에이터는 램프 플레이트(ramp plate)의 회전이 기어 케이스에 대해 지연되는 볼 램프 메커니즘(ball ramp mechanism)을 포함할 수 있고, 이는 램프 플레이트에 인접하게 배치되는 전자기 코일(electromagnetic coil)로 송신되는 신호에 응답하여 램핑(ramping)을 개시한다. 다른 구성들은 직접 동작형(direct acting)이며, 코일이 에너자이징됨(energized)에 따라 전기자(armature)의 이동에 의해 이동되는 로드(rod) 내로 가압됨으로써 사이드 기어와 상호로킹되도록 이동되는 도그 클러치(dog clutch)를 이용한다. 이와 관련하여, 많은 구성들이 이용가능하다. 본 명세서에 전술된 유형의 로킹 차동장치들의 예들은 미국 특허 제6,083,134호 및 제6,551,209호에서 보여지며, 그 특허들 둘 모두는 본 개시내용의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참고로 포함된다.Some differential gear mechanisms include traction modifying differentials such as those that provide a locking function. The locking differentials include some kind of locking mechanism for preventing rotation of one of the side gears with respect to the gear case, the engagement of the locking mechanism being initiated by some kind of actuator. By way of example only, the actuator may include a ball ramp mechanism in which rotation of a ramp plate is retarded with respect to the gear case, with an electromagnetic coil disposed adjacent the ramp plate. Initiates ramping in response to a transmitted signal. Other configurations are direct acting, wherein as the coil is energized, it is urged into a rod that is moved by movement of the armature so that it is moved to interlock with the side gear. clutch) is used. In this regard, many configurations are available. Examples of locking differentials of the type previously described herein are shown in US Pat. Nos. 6,083,134 and 6,551,209, both of which are assigned to the assignee of the present disclosure and are incorporated herein by reference.

본 명세서에 제공되는 배경기술 설명은 본 개시내용의 맥락을 일반적으로 제시할 목적을 위한 것이다. 현재 지명된 발명자의 성과물 - 이러한 배경기술 섹션에 설명되는 범위에서 - 뿐만 아니라, 그렇지 않으면 출원 시에 종래 기술로서의 자격이 없을 수 있는 설명의 태양들은 명시적으로도 묵시적으로도 본 개시내용에 대한 종래 기술로서 인정되지 않는다.The background description provided herein is for the purpose of generally presenting the context of the present disclosure. The presently nominated inventor's work - to the extent set forth in this Background section - as well as aspects of the description that would otherwise not otherwise qualify as prior art at the time of filing are expressly or implied prior to this disclosure. It is not recognized as a skill.

본 개시내용에 따른 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 및 제2 톤 휠(tone wheel), 제1 및 제2 픽업 센서(pickup sensor) 및 제어기를 포함한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들을 한정한다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공한다. 로크 작동 메커니즘은, 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 제1 톤 휠은 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는다. 제2 톤 휠은 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는다. 제1 픽업 센서는 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제2 픽업 센서는 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다.An electronic locking differential assembly according to the present disclosure includes a differential case, first and second side gears, a lock actuation mechanism, first and second tone wheels, first and second pickup sensors and a controller. The differential case defines first and second output shaft openings that are coaxially aligned along an axis of rotation of the differential case. The first and second side gears are rotatably mounted within the differential case. The first and second side gears are coaxially aligned along the axis of rotation of the differential case. The first side gear provides a first torque transmission connection with the first output shaft. The second side gear provides a second torque transmission connection with the second output shaft. The lock actuation mechanism includes a ramp plate that selectively moves between a locked state in which the side gears are fixed for simultaneous rotation and an unlocked state in which the side gears rotate relative to each other. The first tone wheel has a first plurality of teeth formed on the differential case. The second tone wheel has a second plurality of teeth formed on the ramp plate. The first pickup sensor senses the position of the first plurality of teeth. The second pickup sensor senses the position of the second plurality of teeth. The controller determines whether the lock actuation mechanism is in the locked state or the unlocked state based on respective positions of the first and second plurality of teeth.

다른 특징들에서, 로크 작동 메커니즘은 램프 플레이트의 밸리(valley)들에 각각 위치된 푸시 로드(push rod)들을 더 포함한다. 제1 복수의 치형부들은 차동장치 케이스 상에 일체로 형성된다. 제2 복수의 치형부들은 램프 플레이트 상에 일체로 형성된다. 제1 픽업 센서는 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서는 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은, 제1 및 제2 사이드 기어들을 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 제1 및 제2 사이드 기어들 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 피니언 기어들과 상호맞물린다. 토크 전달 장치는 또한 제1 및 제2 사이드 기어들이 로킹해제된 상태에서 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성될 수 있다.In other features, the lock actuation mechanism further includes push rods respectively positioned in valleys of the ramp plate. The first plurality of teeth are integrally formed on the differential case. The second plurality of teeth are integrally formed on the ramp plate. A first pickup sensor is statically arranged proximate the differential case. A second pickup sensor is statically arranged proximate the lamp plate. The first and second side gears form a torque transmission device configured to transmit torque between the pinion gears and the first and second side gears to rotate the first and second side gears about an axis of rotation. intermeshed with pinion gears for The torque transmission device may also be configured to allow the first and second side gears to rotate at different rotational speeds relative to each other about the axis of rotation in the unlocked state.

본 출원의 부가적인 특징들에 따라 구성된 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 센서, 제2 센서 및 제어기를 포함한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들을 한정한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공한다. 로크 작동 메커니즘은, 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 램프 플레이트는 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 포함한다. 제1 센서는 제1 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지한다. 제2 센서는 제2 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다. 제어기는 결정에 기초하여 신호를 출력한다.An electronic locking differential assembly constructed in accordance with additional features of the present application includes a differential case, first and second side gears, a lock actuation mechanism, a first sensor, a second sensor and a controller. The differential case defines first and second output shaft openings that are coaxially aligned along an axis of rotation of the differential case. The differential case may include a first plurality of teeth formed around an outer surface of the differential case. The first and second side gears are rotatably mounted within the differential case. The first and second side gears are coaxially aligned along the axis of rotation of the differential case. The first side gear provides a first torque transmission connection with the first output shaft. The second side gear provides a second torque transmission connection with the second output shaft. The lock actuation mechanism includes a ramp plate that selectively moves between a locked state in which the side gears are fixed for simultaneous rotation and an unlocked state in which the side gears rotate relative to each other. The lamp plate includes a second plurality of teeth formed around an outer surface of the lamp plate. The first sensor senses the rotational position of the first plurality of teeth. The second sensor senses the rotational position of the second plurality of teeth. The controller determines whether the lock actuation mechanism is in the locked state or the unlocked state based on respective positions of the first and second plurality of teeth. The controller outputs a signal based on the decision.

다른 특징들에서, 로크 작동 메커니즘은 램프 플레이트의 밸리들에 각각 위치된 푸시 로드들을 더 포함한다. 제1 픽업 센서는 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서는 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열된다. 제1 복수의 치형부들은 차동장치 케이스 상에 일체로 형성된다. 제2 복수의 치형부들은 램프 플레이트 상에 일체로 형성된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은, 제1 및 제2 사이드 기어들을 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 제1 및 제2 사이드 기어들 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 피니언 기어들과 상호맞물린다. 토크 전달 장치는 또한 제1 및 제2 사이드 기어들이 로킹해제된 상태에서 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성될 수 있다.In other features, the lock actuation mechanism further includes push rods respectively positioned in the valleys of the ramp plate. A first pickup sensor is statically arranged proximate the differential case. A second pickup sensor is statically arranged proximate the lamp plate. The first plurality of teeth are integrally formed on the differential case. The second plurality of teeth are integrally formed on the ramp plate. The first and second side gears form a torque transmission device configured to transmit torque between the pinion gears and the first and second side gears to rotate the first and second side gears about an axis of rotation. intermeshed with pinion gears for The torque transmission device may also be configured to allow the first and second side gears to rotate at different rotational speeds relative to each other about the axis of rotation in the unlocked state.

전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 방법은 차동장치 케이스를 제공하는 단계 - 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 가짐 - 를 포함한다. 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는 램프 플레이트가 제공된다. 제1 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제1 위치가 감지된다. 제2 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제2 위치가 감지된다. 제어기는 제1 및 제2 위치들에 기초하여 전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정한다. 제어기는 결정에 기초하여 신호를 출력한다.A method of determining whether an electronically locked differential assembly is in an unlocked or locked state comprises providing a differential case, the differential case having a first plurality of teeth formed around an outer surface of the differential case has - includes . A lamp plate is provided having a second plurality of teeth formed around an outer surface of the lamp plate. A first position of at least one tooth of the first plurality of teeth is sensed. A second position of at least one tooth of the second plurality of teeth is sensed. The controller determines whether the electronic locking differential assembly is in an unlocked or locked state based on the first and second positions. The controller outputs a signal based on the decision.

다른 특징들에 따르면, 제1 위치를 감지하는 것은 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는 제1 픽업 센서로부터 제1 위치를 감지하는 것을 포함한다. 제2 위치를 감지하는 것은 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는 제2 픽업 센서로부터 제2 위치를 감지하는 것을 포함한다. 제어기로부터 신호를 출력하는 것은 전자식 로킹 차동장치 조립체의 로킹된 또는 로킹해제된 상태를 전달하는 계기판(instrument cluster)으로 신호를 출력하는 것을 포함한다.According to other features, sensing the first position includes sensing the first position from a first pickup sensor statically arranged proximate the differential case. Sensing the second position includes sensing the second position from a second pickup sensor that is statically arranged proximate the ramp plate. Outputting the signal from the controller includes outputting the signal to an instrument cluster that communicates the locked or unlocked state of the electronic locking differential assembly.

본 개시내용은 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 단순화된 차량 구동라인(vehicle driveline)의 개략적인 예이다
도 2는 하나의 종래 기술 예에 따른 예시적인 전자식 로킹 차동장치의 분해도이다
도 3은 본 개시내용의 일 예에 따라 구성된 로크 검출 조립체를 갖는 전자식 로킹 차동장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 로크 검출 조립체의 상세도이다.
도 5는, 케이스 및 램프 플레이트에 대한 케이스 센서 펄스들이 로킹해제된 상태의 전자식 로킹 차동장치에 대해 어떠한 위상 지연도 나타내지 않는다는 것을 예시하는 플롯이다.
도 6은, 케이스 및 램프 플레이트에 대한 케이스 센서 펄스들이 로킹된 상태의 전자식 로킹 차동장치에 대해 위상 지연을 나타낸다는 것을 예시하는 플롯이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present disclosure will be more fully understood from the detailed description and accompanying drawings.
1 is a schematic example of a simplified vehicle driveline;
2 is an exploded view of an exemplary electronic locking differential according to one prior art example;
3 is a perspective view of an electronic locking differential having a lock detection assembly constructed in accordance with an example of the present disclosure;
FIG. 4 is a detailed view of the lock detection assembly of FIG. 3 ;
5 is a plot illustrating that case sensor pulses for the case and lamp plate do not exhibit any phase lag for the electronically locked differential in the unlocked state.
6 is a plot illustrating that case sensor pulses for case and lamp plate exhibit phase lag for an electronic locking differential in a locked state.

도 1을 초기에 참조하면, 예시적인 차량 구동라인이 도시되어 있다. 도시된 예에서, 차량은 전륜 구동(front wheel drive)이며, 이는 주 원동력(primary motive power)이 전방 구동 액슬에 연결된다는 것을 의미한다. 엔진(106), 변속기(transmission)(107), 및 동력 전달 유닛(power transfer unit)(108)은 전방 좌측 액슬(100) 및 전방 우측 액슬(101)에 토크를 직접 전달하기 위해 차량의 전방에 작동가능하게 연결된다. 휠들(102, 103)은 차량에 견인력(traction)을 제공하기 위해 휠 허브들(115 및 116)을 통해 토크를 수신한다. 하이포이드 기어(hypoid gear) 및 피니언과 같은 동력 전달 유닛(108)에서의 메커니즘들을 통해, 구동 샤프트(109)는 토크를 수신하고 이를 차량의 후방에 전달한다. 선택적인 총륜 구동 커플링(all-wheel drive coupling)(120)은 구동 샤프트(109)에 연결되고, 후방 구동 유닛(110)은 전자식 로킹 차동장치(130)를 하우징할 수 있다.Referring initially to FIG. 1 , an exemplary vehicle driveline is shown. In the example shown, the vehicle is front wheel drive, meaning that the primary motive power is connected to the front drive axle. An engine 106 , a transmission 107 , and a power transfer unit 108 are positioned at the front of the vehicle to directly transmit torque to the front left axle 100 and front right axle 101 . operatively connected. Wheels 102 , 103 receive torque via wheel hubs 115 and 116 to provide traction to the vehicle. Via mechanisms in the power transmission unit 108 , such as a hypoid gear and a pinion, the drive shaft 109 receives torque and transmits it to the rear of the vehicle. An optional all-wheel drive coupling 120 may be coupled to the drive shaft 109 , and the rear drive unit 110 may house an electronic locking differential 130 .

후방 전자식 로킹 차동장치(130)는 개방 모드 또는 로킹된 모드 중 어느 하나에서 작동될 수 있다. 개방 모드에서, 좌측 후방 휠(113)은 휠 허브(117) 및 좌측 후방 액슬(111)을 통해, 우측 휠(114)과 상이한 속도로 회전할 수 있다. 마찬가지로, 우측 후방 휠(114)은 휠 허브(118) 및 우측 후방 액슬(112)을 통해, 좌측 후방 휠(113)과 상이한 속도로 회전할 수 있다. 로킹된 모드에서, 좌측 및 우측 후방 휠들(113, 114) 둘 모두는, 좌측 및 우측 후방 액슬(111, 112)이 후방 차동장치(130) 내의 내부 컴포넌트들을 통해 로킹되기 때문에 동일한 토크를 수신한다. 도 1의 구동라인은 일 예이며, 원칙들이 후륜 구동 차량들에서 또는 하나 초과의 차동 디바이스를 갖는 차량에서 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.The rear electronic locking differential 130 may be operated in either an open mode or a locked mode. In the open mode, the left rear wheel 113 can rotate at a different speed than the right wheel 114 via the wheel hub 117 and the left rear axle 111 . Likewise, the right rear wheel 114 may rotate at a different speed than the left rear wheel 113 via the wheel hub 118 and the right rear axle 112 . In the locked mode, both the left and right rear wheels 113 , 114 receive the same torque as the left and right rear axles 111 , 112 are locked via internal components in the rear differential 130 . It will be appreciated that the driveline of FIG. 1 is an example and the principles may be used in rear wheel drive vehicles or in vehicles having more than one differential device.

도 2를 참조하면, 하나의 종래 기술 예에 따라 구성된 전자식 로킹 차동장치(130)가 도시되어 있다. 전자식 로킹 차동장치(130)는 한 쌍의 입력 피니언 기어들(217)을 갖는 차동 기어 케이스(213)를 포함한다. 피니언 기어들(217)은 차동 기어 세트의 입력 기어들을 포함하고, 한 쌍의 사이드 기어들(219, 221)과 맞물림 결합된다. 우측 케이스(211)에 고정된 링 기어가 회전할 때, 피니언 샤프트(218)가 그와 함께 회전한다. 이는 차례로 사이드 기어들(219, 221)을 회전시킨다. 사이드 기어들(219, 221)은, 각각, 개개의 좌측 및 우측 후방 출력 액슬 샤프트들(111, 112) 상의 정합 외부 스플라인(spline)들과 스플라인 맞물림되는 내부 직선 스플라인들(223, 225)의 세트들을 포함한다. 링 기어가 회전함에 따라, 후방 액슬 샤프트들(111, 112)이 회전한다.Referring to Figure 2, an electronic locking differential 130 constructed in accordance with one prior art example is shown. The electronic locking differential 130 includes a differential gear case 213 having a pair of input pinion gears 217 . The pinion gears 217 include input gears of the differential gear set, and are meshed with a pair of side gears 219 and 221 . When the ring gear fixed to the right case 211 rotates, the pinion shaft 218 rotates with it. This in turn rotates the side gears 219 , 221 . The side gears 219 , 221 are a set of internal straight splines 223 , 225 in spline meshing with mating external splines on the respective left and right rear output axle shafts 111 , 112 , respectively. include those As the ring gear rotates, the rear axle shafts 111 and 112 rotate.

전자식 로킹 차동장치(130)가 개방 모드에서 작동할 때, 차량의 정상적인 직선 작동 동안, 좌측 및 우측 액슬들(111, 112) 사이 또는 좌측 및 우측 사이드 기어들(219, 221) 사이의 어떠한 구별도 발생하지 않는다. 따라서, 피니언 기어들(217)은 피니언 샤프트(218)에 대해 회전하지 않는다. 그 결과, 좌측 및 우측 기어 케이스(212, 211), 피니언 기어들(217), 및 사이드 기어들(219, 221)은 모두, 솔리드 유닛(solid unit)을 포함하는 것처럼 회전 축(A)을 중심으로 회전한다. 그러나, 차량이 회전하거나, 또는 후방 휠들(113, 114)이 상이한 레이트들로 회전하게 하는 난류를 경험하면, 피니언 기어들(217)은 피니언 샤프트 회전에 대해 상이한 사이드 기어 속도들을 가능하게 하도록 피니언 샤프트(218, 216) 주위에서 회전한다. 일부 상황들에서, 좌측 및 우측 후방 액슬들(111, 112)이 동일한 레이트로 회전해야 하도록 이들을 로킹하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 로킹된 모드 동안, 사이드 기어는 그것이 피니언 샤프트(218)와 함께 회전해야 하도록 하우징에 로킹된다. 도 2에 도시된 예에서, 좌측 사이드 기어(219)는 맞물림 결합을 통해 로킹되고, 이는 사이드 기어(219)에 대해 피니언 기어들(217)을 로킹하며, 이는 또한 사이드 기어(221)를 로킹한다.When the electronic locking differential 130 is operating in the open mode, during normal straight operation of the vehicle, no distinction is made between the left and right axles 111 , 112 or between the left and right side gears 219 , 221 . doesn't happen Accordingly, the pinion gears 217 do not rotate relative to the pinion shaft 218 . As a result, the left and right gear cases 212 , 211 , the pinion gears 217 , and the side gears 219 , 221 are all centered on the rotation axis A as if including a solid unit. rotate to However, when the vehicle rotates, or experiences turbulence that causes the rear wheels 113 , 114 to rotate at different rates, the pinion gears 217 may turn the pinion shaft to enable different side gear speeds for the pinion shaft rotation. It rotates around (218, 216). In some situations, it may be desirable to lock the left and right rear axles 111 , 112 so that they must rotate at the same rate. Thus, during locked mode, the side gear is locked to the housing such that it must rotate with the pinion shaft 218 . In the example shown in FIG. 2 , the left side gear 219 is locked through meshing engagement, which locks the pinion gears 217 relative to the side gear 219 , which also locks the side gear 221 . .

피니언 샤프트(218)가 회전할 때, 사이드 기어들(219, 221)이 회전하고, 그에 따라, 후방 액슬들(111, 112)이 회전한다. 로킹해제된 또는 개방 모드에서, 각각의 사이드 기어(219, 221)는 다른 사이드 기어와 상이한 속도로 회전할 수 있는데, 이는 사이드 기어들이 상이한 속도 레이트들로 피니언들(217)에 대해 회전할 수 있기 때문이다. 로킹된 모드에서, 로커 기어(219)는 로크 플레이트(210)에 커플링된다. 우측 케이스(211)는 구동 샤프트 피니언이 회전력을 인가함에 따라 회전하도록 링 기어에 커플링된다. 로커 기어(219)가 피니언 샤프트(218)와 동일한 레이트로 차동장치 케이스(213)와 함께 회전하도록 로크 플레이트(210)를 통해 로킹되기 때문에, 우측 사이드 기어(221)는 또한 차동 회전으로부터 로킹되고, 마찬가지로 로커 기어(219)와 동일한 레이트로 회전해야 한다. 이와 관련하여, 후방 액슬(111, 112)은 로킹된 차동장치(130)를 통해 동일한 레이트로 회전한다.When the pinion shaft 218 rotates, the side gears 219 , 221 rotate, and accordingly, the rear axles 111 , 112 rotate. In the unlocked or open mode, each side gear 219 , 221 may rotate at a different speed than the other side gear, which may cause the side gears to rotate relative to the pinions 217 at different speed rates. Because. In the locked mode, the rocker gear 219 is coupled to the lock plate 210 . The right case 211 is coupled to the ring gear to rotate as the drive shaft pinion applies a rotational force. Since the rocker gear 219 is locked through the lock plate 210 to rotate with the differential case 213 at the same rate as the pinion shaft 218, the right side gear 221 is also locked from differential rotation, Likewise, it must rotate at the same rate as the rocker gear 219 . In this regard, the rear axles 111 , 112 rotate at the same rate via the locked differential 130 .

작동 메커니즘(233)은 고정자에 동력공급하도록 활성화 스위치 또는 다른 제어 수단에 커플링되는 전기 리드(electrical lead)들(259)을 포함한다. 고정자의 동력공급된 또는 동력공급되지 않은 상태는 램프 플레이트(253)가 램프 업(ramp up)되는지 또는 램프 다운(ramp down)되는지를 결정한다. 램프 업될 때, 램프 플레이트(253)는 푸시 로드들(247)에 대해 램프 플레이트(253) 상의 피크 영역들을 푸시하도록 회전되며, 이는 푸시 로드들(247)을 로크 플레이트(210)를 향해 민다. 로크 플레이트(210)는 우측 케이스(211) 내의 오목부에서 축방향으로 슬라이딩한다. 램프 다운 위치에서, 램프 플레이트(253)는 푸시 로드들이 램프 플레이트(253)의 밸리들에 놓일 수 있도록 회전된다. 파형 스프링(wave spring)은 로크 플레이트(210)를 푸시할 수 있으며, 이는 차례로 푸시 로드들(247)을 밸리들 내로 푸시할 수 있다.The actuation mechanism 233 includes electrical leads 259 that are coupled to an activation switch or other control means to energize the stator. The energized or unpowered state of the stator determines whether ramp plate 253 is ramped up or ramped down. When ramped up, the ramp plate 253 is rotated to push the peak areas on the ramp plate 253 against the push rods 247 , which pushes the push rods 247 towards the lock plate 210 . The lock plate 210 slides in the axial direction in a recess in the right case 211 . In the ramp down position, the ramp plate 253 is rotated so that the push rods can rest on the valleys of the ramp plate 253 . A wave spring may push the lock plate 210 , which in turn may push the push rods 247 into the valleys.

이제 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 개시내용에 따라 구성된 로크 상태 검출 조립체(310)를 갖는 전자식 로킹 차동장치(300)가 설명될 것이다. 달리 설명되지 않는 한, 전자식 로킹 차동장치(300)는 전자식 로킹 차동장치(130)에 관해 위에서 설명된 바와 같이 로킹된 및 로킹해제된 조건에서 작동할 수 있다. 전자식 로킹 차동장치(130)는 일반적으로 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 포함한다. 차동장치 케이스(320)는 차동장치 케이스(320)의 회전축(328)을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들(324, 326)을 한정한다. 제1 및 제2 사이드 기어들(또한, 도 2의 219 및 221 참조)은 차동장치 케이스(320) 내에 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스(320)의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트 개구 내에 수용되는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제1 샤프트 개구를 한정한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트 개구 내에 수용되는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제2 출력 샤프트 개구를 한정한다. 로크 작동 메커니즘(또한, 도 2의 233 참조)은 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동한다.Referring now to FIGS. 3-6 , an electronic locking differential 300 having a lock condition detection assembly 310 constructed in accordance with the present disclosure will be described. Unless otherwise noted, electronic locking differential 300 may operate in locked and unlocked conditions as described above with respect to electronic locking differential 130 . Electronic locking differential 130 generally includes a differential case 320 and a lamp plate 322 . The differential case 320 defines first and second output shaft openings 324 , 326 that are coaxially aligned along an axis of rotation 328 of the differential case 320 . The first and second side gears (see also 219 and 221 of FIG. 2 ) are rotatably mounted in the differential case 320 , and the first and second side gears rotate the axis of rotation of the differential case 320 . aligned coaxially. The first side gear defines a first shaft opening configured to provide a first torque transmission connection with a first output shaft received within the first output shaft opening. The second side gear defines a second output shaft opening configured to provide a second torque transmission connection with a second output shaft received within the second output shaft opening. The lock actuation mechanism (see also 233 in FIG. 2 ) selectively moves between a locked state in which the side gears are fixed for simultaneous rotation and an unlocked state in which the side gears rotate relative to each other.

다음의 논의로부터 인식될 바와 같이, 로크 상태 검출 조립체(310)는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)의 서로에 대한 위치를 암호해독하기 위해 톤 휠 및 센서 픽업을 사용한다. 이와 관련하여, 로킹해제된 차동장치는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 동위상으로 가질 것이다. 로킹된 차동장치는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 위상차(out of phase)로 가질 것이다. 전자식 로킹 차동장치(300)의 상태를 아는 것에 의해, 운전자는 운전 및 차량 거동들을 보다 정확하게 예측할 수 있다.As will be appreciated from the discussion that follows, the lock condition detection assembly 310 uses a tone wheel and sensor pickup to decipher the position of the differential case 320 and lamp plate 322 relative to each other. In this regard, the unlocked differential will have the differential case 320 and the lamp plate 322 in phase. A locked differential will have the differential case 320 and lamp plate 322 out of phase. By knowing the state of the electronic locking differential 300 , the driver can more accurately predict driving and vehicle behaviors.

특히 도 3 및 도 4를 참조하면, 로킹된 상태 검출 조립체(310)가 추가로 설명될 것이다. 차동장치 케이스(320)는 제1 톤 휠(330)을 포함한다. 램프 플레이트(322)는 제2 톤 휠(332)을 포함한다. 제1 및 제2 톤 휠들(330, 332)은 개개의 제1 및 제2 복수의 치형부들(340, 342)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1 복수의 치형부들(340)은 차동장치 케이스(320)와 일체로 형성될 수 있다. 유사하게, 제2 복수의 치형부들(342)은 램프 플레이트(322)와 일체로 형성될 수 있다. 제1 픽업 센서(350)는 제1 복수의 치형부들(340)을 감지하기 위해 제1 톤 휠(330)에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서(352)는 제2 복수의 치형부들(342)을 감지하기 위해 제2 톤 휠(332)에 근접하게 정적으로 배열된다.With particular reference to FIGS. 3 and 4 , the locked state detection assembly 310 will be further described. The differential case 320 includes a first tone wheel 330 . The ramp plate 322 includes a second tone wheel 332 . The first and second tone wheels 330 , 332 may include respective first and second plurality of teeth 340 , 342 . In some examples, the first plurality of teeth 340 may be integrally formed with the differential case 320 . Similarly, the second plurality of teeth 342 may be integrally formed with the ramp plate 322 . The first pickup sensor 350 is statically arranged proximate the first tone wheel 330 to sense the first plurality of teeth 340 . A second pickup sensor 352 is statically arranged proximate the second tone wheel 332 to sense a second plurality of teeth 342 .

위에서 설명된 바와 같이, 램프 플레이트(322)에 대해 저항 토크를 제공하기 위해 전자기 코일을 사용함으로써 램프 스타일 전자식 로킹 차동장치가 작동한다. 이어서, 램프 플레이트(322)는 차동장치 케이스(320)와 독립적으로 회전하고, 로킹 메커니즘들이 내부적으로 맞물리게 허용한다. 램프 플레이트(322)가 차동장치 케이스(320)에 대해 회전하기 때문에, 제1 및 제2 톤 휠들(330, 332)은 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322) 각각의 위치의 결정을 허용할 수 있다. 전자식 로킹 차동장치(300)는 로킹 및 로킹해제가 발생하게 허용하기 위해 차동장치 케이스(320) 또는 램프 플레이트(322) 회전이 발생하도록 요구한다. 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)의 상대적 회전은 전자 제어 유닛(ECU)(360)에 대한 전압 펄스들로 감지될 수 있다. ECU(360)는, 차동 조립체(300)가 이전 상태로부터 로킹되었는지 또는 로킹해제되었는지를 결정하기 위해 발생할 필요가 있는 상대적 회전(동위상 또는 위상차, 즉 위상 지연의 펄스들)이 얼마나 많은지를 교정하는 데 사용될 수 있는 위치 알고리즘들을 저장할 수 있다. 일부 예들에서, ECU(360)는 전자식 로킹 차동장치 조립체(300)가 로킹되거나 로킹해제됨을 운전자에게 전달하는 신호를 계기판(364) 또는 차량에 전송할 수 있다. 본 개시내용은 액슬 상의 정지 센서들을 허용하며, 어떠한 원격측정(telemetry) 시스템들도 액슬 내에 필요하지 않다.As described above, the lamp style electronic locking differential operates by using an electromagnetic coil to provide a resistive torque to the lamp plate 322 . The ramp plate 322 then rotates independently of the differential case 320, allowing the locking mechanisms to engage internally. As the lamp plate 322 rotates relative to the differential case 320 , the first and second tone wheels 330 , 332 allow determination of the position of the differential case 320 and the lamp plate 322 respectively. can do. Electronic locking differential 300 requires either differential case 320 or ramp plate 322 rotation to occur to allow locking and unlocking to occur. The relative rotation of differential case 320 and lamp plate 322 may be sensed as voltage pulses to electronic control unit (ECU) 360 . ECU 360 calibrates how many relative rotations (pulses of in-phase or out-of-phase, i.e., out of phase) need to occur to determine whether differential assembly 300 is locked or unlocked from a previous state. It can store location algorithms that can be used to In some examples, ECU 360 can transmit a signal to instrument panel 364 or the vehicle that communicates to the driver that electronic locking differential assembly 300 is locked or unlocked in some examples. The present disclosure allows for static sensors on the axle, and no telemetry systems are needed within the axle.

도 5를 참조하면, 차동장치 조립체(300)(도 3)는 로킹해제된 상태로 도시되어 있다. 제1 트레이스(trace)(366)는 차동장치 케이스 센서(350)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 제2 트레이스(368)는 램프 플레이트 센서(352)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 로킹해제된 상태에서, 차동장치 케이스(320)의 기준 피크(370)와 램프 플레이트(322)의 대응하는 기준 피크(372) 사이에 어떠한 위상 지연도 존재하지 않는다.Referring to FIG. 5 , the differential assembly 300 ( FIG. 3 ) is shown in an unlocked state. A first trace 366 represents pulses sensed by the differential case sensor 350 . The second trace 368 represents the pulses sensed by the ramp plate sensor 352 . In the unlocked state, there is no phase delay between the reference peak 370 of the differential case 320 and the corresponding reference peak 372 of the lamp plate 322 .

도 6을 참조하면, 차동장치 조립체(300)(도 3)는 로킹된 상태로 도시되어 있다. 제1 트레이스(376)는 차동장치 케이스 센서(350)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 제2 트레이스(378)는 램프 플레이트 센서(352)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 로킹된 상태에서, 차동장치 케이스(320)의 기준 피크(380)와 램프 플레이트(322)의 대응하는 기준 피크(382) 사이에 위상 지연(390)이 존재한다.Referring to FIG. 6 , the differential assembly 300 ( FIG. 3 ) is shown in a locked state. The first trace 376 represents the pulses sensed by the differential case sensor 350 . A second trace 378 represents the pulses sensed by the ramp plate sensor 352 . In the locked state, there is a phase delay 390 between the reference peak 380 of the differential case 320 and the corresponding reference peak 382 of the lamp plate 322 .

예로서, 램프 플레이트(322)는 로킹해제된 상태로부터 로킹된 상태로 차동장치 케이스(320)에 대해 약 18도 회전하도록 구성될 수 있다. 다른 회전 정도들이 본 개시내용의 범주 내에서 로킹해제와 로킹 사이에서 고려된다는 것이 인식된다. ECU(360) 내의 소프트웨어 로직은, 차동장치 케이스 센서(350) 및 램프 플레이트 센서(352)로부터의 신호들로부터, 전자식 로킹 차동장치(300)가 어떤 위치(로킹 또는 로킹해제)에 있는지를 결정할 수 있다. 특히, ECU(360)는 제1 및 제2 복수의 치형부들(340, 342)의 치형부 카운트를 저장할 수 있고, 차동장치 조립체(300)의 위치 및 그에 따른 차동장치 조립체(300)의 로크 상태를 암호해독하기 위해 센서들(350, 352) 사이의 신호들을 비교하기 위한 트리거들을 확립할 수 있다.As an example, ramp plate 322 may be configured to rotate about 18 degrees relative to differential case 320 from an unlocked state to a locked state. It is recognized that other degrees of rotation are contemplated between unlocking and locking within the scope of the present disclosure. Software logic in ECU 360 can determine, from signals from differential case sensor 350 and ramp plate sensor 352, in which position (locked or unlocked) electronic locking differential 300 is located. there is. In particular, the ECU 360 may store a tooth count of the first and second plurality of teeth 340 , 342 , the position of the differential assembly 300 and thus the locked state of the differential assembly 300 . It is possible to establish triggers to compare signals between sensors 350 and 352 to decrypt .

예들에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적들로 제공되었다. 그것은 총망라한 것으로 또는 본 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 특정 예의 개개의 요소들 또는 특징들은 일반적으로 그 특정 예로 제한되는 것이 아니라, 적용가능한 경우, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않을지라도, 상호교환가능하고, 선택된 예에서 사용될 수 있다. 그것은 또한 많은 방식들로 변경될 수 있다. 그러한 변경들은 본 개시내용으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 하며, 모든 그러한 수정들은 본 개시내용의 범주 내에 포함되도록 의도된다.The foregoing description of examples has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure. Individual elements or features of a particular example are generally not limited to that particular example, but where applicable, although not specifically shown or described, are interchangeable and may be used in a selected example. It can also be changed in many ways. Such changes are not to be regarded as a departure from the present disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure.

Claims (18)

전자식 로킹 차동장치 조립체로서,
차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 출력 샤프트 개구 및 제2 출력 샤프트 개구를 한정함 -;
상기 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된 제1 사이드 기어 및 제2 사이드 기어 - 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는 상기 차동장치 케이스의 상기 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공하고, 상기 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공함 -;
상기 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태(locked state)와 상기 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태(unlocked state) 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트(ramp plate)를 포함하는 로크 작동 메커니즘(lock actuation mechanism);
상기 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는 제1 톤 휠(tone wheel);
상기 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는 제2 톤 휠;
상기 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지하는 제1 픽업 센서(pickup sensor);
상기 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지하는 제2 픽업 센서; 및
상기 제1 복수의 치형부들 및 상기 제2 복수의 치형부들의 상기 개개의 위치들에 기초하여 상기 로크 작동 메커니즘이 상기 로킹된 상태에 있는지 또는 상기 로킹해제된 상태에 있는지를 결정하는 제어기를 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
An electronic locking differential assembly comprising:
a differential case, the differential case defining a first output shaft opening and a second output shaft opening coaxially aligned along an axis of rotation of the differential case;
a first side gear and a second side gear rotatably mounted within the differential case, the first side gear and the second side gear being coaxially aligned along the axis of rotation of the differential case, the first side gear the gear provides a first torque transmission connection with a first output shaft and the second side gear provides a second torque transmission connection with a second output shaft;
a ramp plate that selectively moves between a locked state in which the side gears are fixed for simultaneous rotation and an unlocked state in which the side gears rotate relative to each other lock actuation mechanism;
a first tone wheel having a first plurality of teeth formed on the differential case;
a second tone wheel having a second plurality of teeth formed on the ramp plate;
a first pickup sensor for sensing the positions of the first plurality of teeth;
a second pickup sensor for detecting positions of the second plurality of teeth; and
a controller for determining whether the lock actuation mechanism is in the locked state or the unlocked state based on the respective positions of the first plurality of teeth and the second plurality of teeth. , electronic locking differential assembly.
제1항에 있어서,
상기 로크 작동 메커니즘은 상기 램프 플레이트의 밸리(valley)들에 각각 위치된 푸시 로드(push rod)들을 더 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
According to claim 1,
and the lock actuation mechanism further comprises push rods respectively positioned in valleys of the ramp plate.
제1항에 있어서,
상기 제1 복수의 치형부들은 상기 차동장치 케이스 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
According to claim 1,
and the first plurality of teeth are integrally formed on the differential case.
제1항에 있어서,
상기 제2 복수의 치형부들은 상기 램프 플레이트 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
According to claim 1,
and the second plurality of teeth are integrally formed on the ramp plate.
제1항에 있어서,
상기 제1 픽업 센서는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
The method of claim 1,
and the first pickup sensor is statically arranged proximate the differential case.
제5항에 있어서,
상기 제2 픽업 센서는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
6. The method of claim 5,
and the second pickup sensor is statically arranged proximate the ramp plate.
제1항에 있어서,
상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어(pinion gear)들과 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치(torque transfer arrangement)를 형성하기 위해 상기 피니언 기어들과 상호맞물리며,
상기 토크 전달 장치는 또한, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 로킹해제된 상태에서 상기 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
According to claim 1,
The first side gear and the second side gear may include pinion gears, the first side gear, and the second gear to rotate the first side gear and the second side gear about the rotation axis. intermeshing with the pinion gears to form a torque transfer arrangement configured to transfer torque between the side gears;
wherein the torque transfer device is also configured to allow the first side gear and the second side gear to rotate at different rotational speeds relative to each other about the axis of rotation in the unlocked state. .
전자식 로킹 차동장치 조립체로서,
차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 출력 샤프트 개구 및 제2 출력 샤프트 개구를 한정하고, 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 포함함 -;
상기 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된 제1 사이드 기어 및 제2 사이드 기어 - 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는 상기 차동장치 케이스의 상기 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공하고, 상기 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공함 -;
상기 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 상기 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함하는 로크 작동 메커니즘 - 상기 램프 플레이트는 상기 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 포함함 -;
상기 제1 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지하는 제1 센서;
상기 제2 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지하는 제2 센서; 및
(i) 상기 제1 복수의 치형부들 및 상기 제2 복수의 치형부들의 상기 개개의 위치들에 기초하여 상기 로크 작동 메커니즘이 상기 로킹된 상태에 있는지 또는 상기 로킹해제된 상태에 있는지를 결정하고, (ii) 상기 결정에 기초하여 신호를 출력하는 제어기를 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
An electronic locking differential assembly comprising:
differential case - the differential case defines a first output shaft opening and a second output shaft opening that are coaxially aligned along an axis of rotation of the differential case, the differential case being about an outer surface of the differential case comprising a first plurality of teeth formed;
a first side gear and a second side gear rotatably mounted within the differential case, the first side gear and the second side gear being coaxially aligned along the axis of rotation of the differential case, the first side gear the gear provides a first torque transmission connection with a first output shaft and the second side gear provides a second torque transmission connection with a second output shaft;
a lock actuation mechanism comprising a ramp plate selectively moving between a locked state in which the side gears are fixed for simultaneous rotation and an unlocked state in which the side gears rotate relative to each other, wherein the ramp plate is a second plurality of teeth formed about the outer surface;
a first sensor for detecting a rotational position of the first plurality of teeth;
a second sensor for detecting the rotational positions of the second plurality of teeth; and
(i) determine whether the lock actuation mechanism is in the locked state or the unlocked state based on the respective positions of the first plurality of teeth and the second plurality of teeth; (ii) a controller outputting a signal based on the determination.
제8항에 있어서,
상기 로크 작동 메커니즘은 상기 램프 플레이트의 밸리들에 각각 위치된 푸시 로드들을 더 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
9. The method of claim 8,
and the lock actuation mechanism further comprises push rods respectively positioned in the valleys of the ramp plate.
제8항에 있어서,
상기 제1 픽업 센서는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
9. The method of claim 8,
and the first pickup sensor is statically arranged proximate the differential case.
제10항에 있어서,
상기 제2 픽업 센서는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
11. The method of claim 10,
and the second pickup sensor is statically arranged proximate the ramp plate.
제8항에 있어서,
상기 제1 복수의 치형부들은 상기 차동장치 케이스 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
9. The method of claim 8,
and the first plurality of teeth are integrally formed on the differential case.
제8항에 있어서,
상기 제2 복수의 치형부들은 상기 램프 플레이트 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
9. The method of claim 8,
and the second plurality of teeth are integrally formed on the ramp plate.
제8항에 있어서,
상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 상기 피니언 기어들과 상호맞물리며,
상기 토크 전달 장치는 또한, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 로킹해제된 상태에서 상기 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
9. The method of claim 8,
The first side gear and the second side gear are disposed between the pinion gears and the first side gear and the second side gear to rotate the first side gear and the second side gear about the rotation axis. intermeshed with the pinion gears to form a torque transmission device configured to transmit torque;
wherein the torque transfer device is also configured to allow the first side gear and the second side gear to rotate at different rotational speeds relative to each other about the axis of rotation in the unlocked state. .
전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 방법으로서,
차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 가짐 - 를 제공하는 단계;
램프 플레이트 - 상기 램프 플레이트는 상기 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 가짐 - 를 제공하는 단계;
상기 제1 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제1 위치를 감지하는 단계;
상기 제2 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제2 위치를 감지하는 단계;
제어기를 이용하여, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 상기 전자식 로킹 차동장치 조립체가 상기 로킹해제된 상태에 있는지 또는 상기 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 단계; 및
상기 결정에 기초하여 상기 제어기로부터 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
A method for determining whether an electronic locking differential assembly is in an unlocked or locked state, the method comprising:
providing a differential case, the differential case having a first plurality of teeth formed around an outer surface of the differential case;
providing a lamp plate, the lamp plate having a second plurality of teeth formed around an outer surface of the lamp plate;
sensing a first position of at least one tooth of the first plurality of teeth;
sensing a second position of at least one tooth of the second plurality of teeth;
determining, using a controller, whether the electronic locking differential assembly is in the unlocked state or the locked state based on the first position and the second position; and
outputting a signal from the controller based on the determination.
제15항에 있어서,
상기 제1 위치를 감지하는 단계는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는 제1 픽업 센서로부터 상기 제1 위치를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
16. The method of claim 15,
wherein sensing the first position comprises sensing the first position from a first pickup sensor statically arranged proximate the differential case.
제16항에 있어서,
상기 제2 위치를 감지하는 단계는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는 제2 픽업 센서로부터 상기 제2 위치를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
17. The method of claim 16,
wherein sensing the second position comprises sensing the second position from a second pickup sensor that is statically arranged proximate the ramp plate.
제15항에 있어서,
상기 제어기로부터 상기 신호를 출력하는 단계는 로킹된 또는 로킹해제된 상태를 전달하는 상기 신호를 계기판(instrument cluster)에 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
16. The method of claim 15,
wherein outputting the signal from the controller comprises outputting the signal conveying a locked or unlocked state to an instrument cluster.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465819A (en) 1992-09-29 1995-11-14 Borg-Warner Automotive, Inc. Power transmitting assembly
US6083134A (en) * 1999-02-18 2000-07-04 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential
US6238316B1 (en) * 1999-04-23 2001-05-29 Gary Lee Sturm Differential axle speed sensing mechanism
US6551209B2 (en) * 2000-01-18 2003-04-22 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential
KR20020056510A (en) 2000-12-29 2002-07-10 이계안 A Limited Slip Differential of Vehicle
US6511395B1 (en) * 2001-03-28 2003-01-28 Spicer Technology, Inc. Sensor thrust washer
CN1311174C (en) 2001-06-08 2007-04-18 易通公司 Electric exciting locking differential mechanism
US20040132572A1 (en) 2003-01-02 2004-07-08 Eaton Corporation Lock detection sensor
US20080103018A1 (en) * 2004-09-17 2008-05-01 Brent Michael Peura System for Identifying Position of Locking Differential
US7264569B2 (en) * 2005-01-14 2007-09-04 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential
US7572202B2 (en) * 2007-01-31 2009-08-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Electronic locking differential with direct locking state detection system
US8109358B2 (en) 2009-05-20 2012-02-07 Eaton Corporation Electronically controlled locking differential having under-dash control system
EP2431714A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-21 Zero-Max Holding DK A/S Slip measurement assembly
US20130079187A1 (en) 2011-09-28 2013-03-28 Andrew N. Edler Composite ramp plate for electronicaly-actuated locking differential
US9689484B2 (en) * 2012-05-02 2017-06-27 Volvo Truck Corporation Differential control system for a motor vehicle
RU2629583C2 (en) * 2012-05-23 2017-08-30 Итон Корпорейшн Lockable differential with electronic control containing non-rotating stator and anchor
JP6152669B2 (en) * 2013-03-14 2017-06-28 株式会社ジェイテクト Electromagnetic clutch device, four-wheel drive vehicle, electromagnetic clutch control method, and four-wheel drive vehicle control method
US9657827B2 (en) * 2013-10-23 2017-05-23 Eaton Corporation Torque limiting differential
WO2018161059A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential having lock detection mechanism

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